Promieniowanie z czarnych dziur może pozytywnie wpływać na rozwój życia

Astronomowie odkryli, że promieniowanie emitowane przez supermasynwe czarne dziury, znajdujące się w większości dużych galaktyk, może mieć pozytywny wpływ na życie istniejące we Wszechświecie, zamiast skazywać je na wymarcie.

W centrum większości dużych galaktyk, w tym Drogi Mlecznej, znajduje się supermasywna czarna dziura. Gaz międzygwiazdowy okresowo wpada na orbitę tych obiektów, sprawiając, że stają się one czymś, co naukowcy określają jako aktywne jądro galaktyczne (AGN) i emitują wysokoenergetyczne promieniowanie, które rozchodzi się po całej galaktyce.

Nie jest to środowisko, w którym organizmy żywe mogłyby się rozwijać. Jednak w badaniu opublikowanym w czasopiśmie The Astrophysical Journal, naukowcy z Dartmouth College i University of Exeter wykazali, że promieniowanie pochodzące z AGN może mieć paradoksalnie korzystny wpływ na życie, zamiast je unicestwiać.

Naukowcy wykorzystując symulacje komputerowe zmierzyli, w jaki sposób promieniowanie ultrafioletowe AGN może przekształcać atmosfery planet, aby wspierać lub utrudnić istnienie życia na ich powierzchni. Podobnie jak w przypadku badania skutków promieniowania słonecznego, naukowcy odkryli, że korzyści – lub szkody – zależą od tego, jak blisko planeta znajduje się od źródła promieniowania i czy życie już się rozwinęło.

„Gdy życie już się pojawi i dotlenia ono atmosferę, promieniowanie staje się mniej destrukcyjne, a być może nawet korzystne. Wówczas planeta staje się bardziej odporna na promieniowanie UV i chroniona przed potencjalnym wyginięciem” – mówi Kendall Sippy z Dartmouth College.

Naukowcy symulowali skutki promieniowania z AGN nie tylko na Ziemi, ale także na planetach podobnych do niej o różnym składzie atmosfery. Odkryli, że jeśli tlen był już obecny, oddziaływanie wyzwalało reakcje chemiczne, powodujące wzrost ochronnej warstwy ozonowej planety. Im bardziej natleniona atmosfera, tym większy był efekt.

Jak tłumaczą astronomowie, wysokoenergetyczne światło łatwo reaguje z tlenem, rozszczepiając cząsteczkę na pojedyncze atomy, które rekombinują, tworząc ozon. W miarę jak O₃ gromadzi się w górnych warstwach atmosfery, odbija coraz więcej niebezpiecznego promieniowania z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Ziemia zawdzięcza swój klimat podobnemu procesowi, który miał miejsce około dwa miliardy lat temu wraz z pojawieniem się pierwszych mikrobów produkujących tlen.

Promieniowanie słoneczne pomogło raczkującemu życiu na Ziemi dotlenić atmosferę i dodać do niej ozon. Gdy, jego warstwa zgęstniała, pozwoliło to na rozkwit życia, co skutkowało produkcją jeszcze większej ilości tlenu i jeszcze więcej ozonu. Zgodnie z hipotezą Gai, te zależności pozwoliły na powstanie życia jakie jest obecne dziś.

„Jeśli życie może szybko natlenić atmosferę planety, ozon może pomóc regulować atmosferę, aby sprzyjać warunkom potrzebnym do dalszego jego. Bez mechanizmu sprzężenia zwrotnego regulującego klimat, życie mogłoby szybko wymrzeć” – twierdzi Jake Eager-Nash z University of Victoria.

Jak opisują naukowcy, Ziemia nie znajduje się wystarczająco blisko czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej – Sagittarius A, aby odczuć jej wpływ, nawet, gdy w trybie aktywnego jądra galaktycznego. Badacze chcieli jednak sprawdzić, co mogłoby się stać, gdyby nasz planeta znajdowała się znacznie bliżej hipotetycznego AGN, a tym samym była narażona na promieniowanie miliardy razy większe.

Odtwarzając ubogą w tlen ziemską atmosferę w Archaiku (drugi najstarszy eon w dziejach Ziemi po hadeiku), odkryli, że promieniowanie uniemożliwiłoby rozwój życia. Jednak, gdy poziom tlenu wzrósłby, zbliżając się do współczesnych poziomów, warstwa ozonowa Ziemi byłaby wystarczająca i chroniła naszą planetę przed niebezpiecznym promieniowaniem.

Kiedy astronomowie przyjrzeli się temu, co mogłoby się wydarzyć na planecie podobnej do Ziemi w starszej galaktyce, z gwiazdami skupionymi bliżej jej AGN odkryli, że miałoby to śmiertelne skutki dla życia. Jednak gwiazdy w bardziej masywnych galaktykach o eliptycznym kształcie, takich jak Messier-87 lub nasza spiralna Droga Mleczna, są bardziej rozproszone, a tym samym bardziej oddalone od niebezpiecznego promieniowania aktywnego jądra galaktycznego.  

Emil Gołoś